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合肥地区混凝土超声回弹测强曲线建立及验证.pdf
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1、第 15 卷第 4 期南阳理工学院学报Vol.15 No.42 0 2 3 年 7 月JOURNAL OF NANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGYJul.2023基金项目:安徽建筑大学建筑健康监测与灾害技术国家地方联合工程实验室开放基金资助作者简介:刘杭杭(1987-),女,硕士生,高级工程师,一级注册建造师,主要研究方向:建筑工程检测与加固技术工作。合肥地区混凝土超声回弹测强曲线建立及验证刘杭杭1,吴德义2(1.安徽省建筑科学设计研究院安徽省绿色建筑与装配式建造安徽省重点实验室 安徽 合肥 230031;2.安徽建筑大学土木工程学院 安徽 合肥 230022)摘 要:
2、根据合肥地区常用材料,制作了不同强度等级、不同龄期混凝土试块,测量试块回弹值、超声波速值以及抗压强度值,在对国家超声回弹测强曲线在合肥地区使用适用性分析的基础上,建立了合肥地区超声回弹测强曲线,验证结果表明混凝土强度推算精度能较好地满足工程要求。关键词:混凝土推算强度;国家超声回弹测强曲线;地区超声回弹测强曲线;推算精度中图分类号:TU528.01 文献标识码:A 文章编号:1674-5132(2023)04-0077-05DOI:10.16827/ki.41-1404/z.2023.04.0160 引言回弹法通过弹击混凝土表面,并根据表面硬度与混凝土抗压强度的关系,测定混凝土的强度1。超声法
3、则是利用超声波在混凝土中传递速度来推算混凝土抗压强度2-3。20 世纪 60 年代,弗格瓦洛等4首次提出采用超声回弹综合法测定混凝土强度,解决了超声法和回弹法单独使用时的固有不确定性问题,具有侵入性较小,探测范围广的优势5。超声回弹综合法是对混凝土强度全面检测的一种方法,通过回弹法测量表面强度和利用超声波探测内部情况6-8。为便于工程应用,制定了国家超声回弹测强曲线9,取得了明显效果。但由于各地区原材料、配合比、气候条件等差别明显,国家超声回弹测强曲线在各地区使用的适用性必须进行验证,国家超声回弹法检测混凝土强度技术规程规定国家超声回弹测强曲线检测混凝土强度相对误差不应超过 12%,相对标准差
4、不应超过 14%,否则需另立地区测强曲线对混凝土强度进行推定10。本文根据有关规定在实验室制作了不同龄期不同强度等级混凝土试块,根据测定的混凝土试块回弹值、超声波速值以及抗压强度值,采用国家超声回弹测强曲线对混凝土强度进行了推定,在分析国家超声回弹测强曲线适用性基础上建立了合肥地区超声回弹测强曲线,并对其使用适应性进行了验证。1 方案设计依据合肥地区常用原材料和混凝土配合比,选择制作混凝土原材料(如表 1),常用混凝土配合比如表 2。表 1 混凝土制作选用原材料 原料种类:水泥、砂子、石子(碎石)、粉煤灰、矿粉、水、外掺剂巢湖水泥、六安河砂、巢湖石子、淮南粉煤灰、合肥矿粉、自来水、C15 至
5、C35 普通外加剂、(425 或525)细度模数2.12.6、粒径 540 mm、细度 1015、S80 至 S95、pH=7、C40 至 C60 高效外加剂 结合合肥地区实际,选用 C15 至 C60 常用混凝土强度等级。制作 C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60 不同强度等级试块,每一强度等级制作7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d、365 d共 7 个龄期的混凝土试块各 1 组,自然养护。C15至 C45 等级混凝土采用 MC225 型回弹仪,C50 至C60 等级混凝土采用 HT-1000 型回弹仪测定混凝土回弹值;碳化深
6、度测定仪测混凝土碳化深度;SYE-3000 型压力实验机测定不同强度混凝土试块强度。南阳理工学院学报第 15 卷表 2 不同强度等级混凝土配合比 强度等级胶材水泥/煤灰水泥/煤灰/矿粉水普通添加剂高效添加剂砂石子C15270180/902001.4%/3.843%/8151081C20300220/80195/50/552001.6%/4.842%/7851085C25330250/80210/55/652001.8%/5.941%/7561088C30360280/80225/60/752002.0%/7.240%/7271091C35400320/80250/70/801902.2%/8.
7、839%/6981093C40450380/80290/70/901901.8%/8.138%/6661086C45500420/80340/70/901901.8%/9.037%/6311075C50540450/80380/60/1001802.0%/10.836%/6041075C55570420/50/1001802.2%/12.635%/5781074C60600445/45/1101802.5%/15.034%/55310722 国家回弹测强曲线在合肥地区使用适用性验证2.1 验证方法国家超声回弹测强曲线(碎石)为10fccu,i=0.008vi1.72Ri1.57(1)式中fcc
8、u,i为混凝土的推算强度(MPa);vi为超声波速值(m/s);Ri为回弹值。可以采用实验测得的不同强度等级混凝土试块的强度及国家曲线推定强度相对误差和相对标准误差的大小来反映国家超声回弹统一测强曲线在合肥地区适用情况。相对误差 m为11m=1nni=1fcufccu,i-1 100%(2)式中,fcu为混凝土的实测强度(MPa)。相对标准误差 Sr为11Sr=1n-1ni=1(fcufccu,i-1)2 100%(3)2.2 验证结果2.2.1 验证结果及分析国家超声回弹测强曲线在合肥地区使用时不同强度等级不同龄期混凝土试块相对误差分布如图1,平均相对误差为 66.2%,相对标准差为 77.
9、3%,远远超过了国家超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程中规定的相对误差不超过 12.0%,相对标准差不超过 14.0%的要求。实测结果表明:国家超声回弹测强曲线(碎石)在合肥地区使用相对误差、相对标准差总体上很大,对不同龄期不同强度等级特别是高强混凝土都不适用(如图 1)。相对误差较小的混凝土强度等级为C15,相对误差在 20.0%左右;相对误差较大的混凝土强度等级为 C20 及 C25,在 40.0%60.0%;强度等级 C30 C60 混凝土相对误差很大,在 80.0%120.0%之间。国家超声回弹测强曲线对于早龄期(7 d、14 d、28 d)高强混凝土试块强度预测,相对误差也较大;对
10、于长龄期(60 d、90 d、180 d、365 d)高强混凝土试块强度预测,相对误差相对较小。图 1 国家超声回弹曲线平均相对误差分布图87 第 4 期刘杭杭等:合肥地区混凝土超声回弹测强曲线建立及验证2.2.2 适用性分析常见的 C25、C30 强度等级的混凝土在合肥地区使用相当广泛,高强混凝土使用日益增多,而国家超声回弹测强曲线对 C25、C30 强度等级的混凝土检测误差很大,对高强混凝土使用更是明显不适用,也不能对合肥地区早龄期混凝土抗压强度进行预测。因此,有必要建立合肥地区超声回弹测强曲线;该曲线对于合肥地区混凝土包括高强混凝土(C50C60)的抗压强度检测有明显适用性,对早期混凝土
11、强度预测误差明显减小,为合肥地区的混凝土结构的抗压强度检测提供依据。3 合肥地区超声回弹测强曲线建立及适用性分析3.1 合肥地区测强曲线建立要确立混凝土试块抗压强度 fcu与回弹值 R 及声速值 v 之间的相关关系,建立地区超声回弹测强曲线,有以下几种回归方程可供选择fccu=a+bvi+cRi(4)fccu=bvbiRci(5)fccu=ae(bvi+cRi)(6)fccu=a+blgvi+clgRi(7)fccu=aRbi10cvi(8)fccu=avbi10cRi(9)式中:Ri为试件回弹值均值;vi为试件平均声速值(km/s);a、b、c 为回归系数。在多组 fcu、Ri和 vi数据已
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